编译原理 ppt课件
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1.1 什么是编译程序(COMPILER)
高级语言
书写的程序
术语
编译程序
低级语言程序
编译程序的源语言 (源程序)
编译程序的目标语 言(目标程序) 编译程序的实现语 言
S I
O
S I
T
1.1 什么是编译程序(COMPILER)
三、编译系统
按编译方式在计算机上执行高级语言编写的程序需 经过两个阶段： 1、编译阶段 2、运行阶段
参考书
第一章 编译概述
编译程序是计算机系统中重要的 系统软件,是高级语言的支撑基础。编 译原理这门课程主要介绍设计和构造 编译程序的基本原理和常用的技术和 方法。 本章重点介绍编译程序的基本概念。
2018/11/9
编译原理
7
第一章 编译概述
1.1 1.2 1.3 1.4 什么是编译程序 编译过程概述 编译程序的结构 编译阶段的组合
二、学习成果
理解和掌握编译过程各个阶段的工作原理 理解标准编译器各个组成部分的任务 熟悉编译过程各阶段所要解决的问题及其采用的方法和技术 应用一些标准的技术解决编译器构造过程中所产生的相关问 题
三、学时分配 授课学时36学时，实验12学时 实验一：词法分析器 实验二：语法分析器
五、学习方法
例：外文翻译和编译工作的比较
翻译外文
1.2
编译过程和编译程序的结构
编译源程序
阅读原文
分析 识别单词 分析句子 修辞加工 综合 写出译文
输入并扫描源程序
词法分析 语法分析 代码优化 目标代码生成
源程序
词法分析程序 单词符号 表 格 管 理 语法分析程序 语法单位 语义分析程序与中间代码生成程序 中间代码 出 错 处 理
编译原理PPT课件
《编译原理》课程信息
教学目的与要求：
编译程序是现代计算机系统的基本组成部
分之一。本课程重点讲述编译程序的设计
原理和常用实现技术。通过课程的学习和
实验的完成，应该清楚的理解一个编译程
序是如何工作的；如果在以后遇到了任何
一个程序设计语言，应该知道如何实现这
个语言的多数机制；应具有一定的使用编
译构造工具开发编译程序的经验；会将所
参考书:《程序设计语言 编译原理》（第3 版），陈火旺、刘春林等，国防工业出版社 2000
等等
2021/3/7
CHENLI
2
教学内容
1 编译程序概述 编译程序是现代计算机系统的基本组成部分之 一.编译程序一般由词法分析程序，语法分析程 序，语义分析程序，中间代码生成程序，目标 代码生成程序，代码优化程序，符号表管理程 序和错误处理程序等成分构成。本章概要介绍 编译成分的主要功能以及编译阶段的逻辑关系。
教学内容
5 语法分析程序的构造
自顶向下的语法分析。可以看作是为一个输入串寻找 一个最左推导的过程,也等价于从根开始,按前序生成 结点，为输入串构造分析树的过程。讨论一种有效的 无回溯的自顶向下分析程序,这种分析程序称为预测 分析程序。介绍对于一个文法类：LL（1）文法, 如 何自动的构造预测分析程序。
2 PL/0 编译程序剖析 给出一个简单的类Pascal语言，其编译程序用 高级语言（C和Pascal）实现。通过剖析该高 级语言程序以理解各编译成分的功能及手工实 现方法。
2021/3/7
CHENLI
3
教学内容
3 高级语言的认识
要学习和构造编译程序，理解和定义程序设计语言
是必不可少的。每个程序设计语言都有一定的规则用 以规定合适程序的语法结构，也需要有对一个程序的 含义的描述。上下文无关文法给出程序设计语言的精 确的,易于理解的语法说明。尚没有公认的形式系统 描述程序含义，但也有流行的描述语义规则的方法— 属性文法。
教学目的与要求：
编译程序是现代计算机系统的基本组成部
分之一。本课程重点讲述编译程序的设计
原理和常用实现技术。通过课程的学习和
实验的完成，应该清楚的理解一个编译程
序是如何工作的；如果在以后遇到了任何
一个程序设计语言，应该知道如何实现这
个语言的多数机制；应具有一定的使用编
译构造工具开发编译程序的经验；会将所
参考书:《程序设计语言 编译原理》（第3 版），陈火旺、刘春林等，国防工业出版社 2000
等等
2021/3/7
CHENLI
2
教学内容
1 编译程序概述 编译程序是现代计算机系统的基本组成部分之 一.编译程序一般由词法分析程序，语法分析程 序，语义分析程序，中间代码生成程序，目标 代码生成程序，代码优化程序，符号表管理程 序和错误处理程序等成分构成。本章概要介绍 编译成分的主要功能以及编译阶段的逻辑关系。
教学内容
5 语法分析程序的构造
自顶向下的语法分析。可以看作是为一个输入串寻找 一个最左推导的过程,也等价于从根开始,按前序生成 结点，为输入串构造分析树的过程。讨论一种有效的 无回溯的自顶向下分析程序,这种分析程序称为预测 分析程序。介绍对于一个文法类：LL（1）文法, 如 何自动的构造预测分析程序。
2 PL/0 编译程序剖析 给出一个简单的类Pascal语言，其编译程序用 高级语言（C和Pascal）实现。通过剖析该高 级语言程序以理解各编译成分的功能及手工实 现方法。
2021/3/7
CHENLI
3
教学内容
3 高级语言的认识
要学习和构造编译程序，理解和定义程序设计语言
是必不可少的。每个程序设计语言都有一定的规则用 以规定合适程序的语法结构，也需要有对一个程序的 含义的描述。上下文无关文法给出程序设计语言的精 确的,易于理解的语法说明。尚没有公认的形式系统 描述程序含义，但也有流行的描述语义规则的方法— 属性文法。
编译原理ppt
三地址代码是中间代码的抽象形式,其具体实
现可用记录表示,记录中包含表示运算符和操 作数的域。有以下三种表示方法:
三元式 四元式
间接三元式
四元式
是一个带有四个域的记录结构，格式如下： (算符, 第一运算对象, 第二运算对象, 结果)
如：a=b*c+b*d
(1) (2) (3) (4)
7.3 将下列表达式分别用逆波兰式、DAG图、 三地址语句、及三地址语句的三种具体实现 方法：三元式、间接三元式、四元式表示: A + B * ( C - D ) + E / ( C - D ) ^N 逆波兰 : A B C D - * + E C D – N ^ / + DAG图： +
+ A /
C B A C T4 E T3
D T1 T2 D N T5 T6
T1 ) T2) T3) T4) T5) T6) T7)
A + B * ( C - D ) + E / ( C - D ) ^N
三元式 : (1) ( (2) ( * (3) ( + (4) ( (5) ( ^ (6) ( / (7) ( +
(1)
如：
X:=(A+B)*C ; Y:=D ↑(A+B)
操作码表 (1) (2) (3) (1) (4) (5)
三元式表 (1)( + , A , B ) (2)( * , (1) , C ) (3)( := , X , (2) ) (4)(↑, D , (1) ) (5)(:= , Y , (4) )
例：a+b*(c-d)-e/f**g
(1) ( -, c , d ) (2) ( * , b , (1) ) (3) ( + , a , (2) ) (4) ( ** , f , g ) (5) ( / , e , (4) ) (6) ( -元式表示
《编译原理》课件
代码生成
编译器可以将高级语言编写的源代码转换成机器语言或低级语言，以便在特定的硬件平台上运行。编 译器还可以生成可执行文件或动态链接库等二进制文件。
编译器在人工智能领域的应用
机器学习编译器
机器学习编译器可以将机器学习模型转换成可执行代码，以便在嵌入式设备或边缘计算 设备上运行。这种编译器可以优化模型的计算性能和内存占用，提高模型的运行效率。
3
缺点
对于某些复杂文法，可能导致大量的无用推导和 状态爆炸。
自底向上的语法分析
分析步骤
从输入符号序列的最后一个符号开始，逐步向上构建语法树，直 到找到与文法中的某个产生式右部匹配的符号串。
优点
可以充分利用已知信息，避免不必要的推导和状态爆炸。
缺点
对于某些复杂文法，可能导致大量的无用归约和状态爆炸。
04
中间代码生成
中间代码生成的定义和任务
定义
中间代码生成是编译器的一个阶段，将源代码转换成中间代码的过程。
任务
将源代码转换成一种中间表示形式，以便进行后续的优化和目标代码生成。
三地址代码的生成
01
三地址代码是一种中间代码形 式，由一系列的三元式组成。
02
三元式的形式为(op, arg1, arg2)，表示执行一个操作(op) 并产生一个结果，操作数arg1 和arg2来自寄存器、常数或之 前的计算结果。
语义分析
检查AST是否有语义错误，如类型错 误、未定义的变量等。
中间代码生成
将AST转换为中间代码，通常是三地 址代码。
代码优化
对中间代码进行优化，提高执行效 率。
代码生成
将中间代码转换为机器语言代码， 能够在特定硬件上执行。
编译器的分类
编译器可以将高级语言编写的源代码转换成机器语言或低级语言，以便在特定的硬件平台上运行。编 译器还可以生成可执行文件或动态链接库等二进制文件。
编译器在人工智能领域的应用
机器学习编译器
机器学习编译器可以将机器学习模型转换成可执行代码，以便在嵌入式设备或边缘计算 设备上运行。这种编译器可以优化模型的计算性能和内存占用，提高模型的运行效率。
3
缺点
对于某些复杂文法，可能导致大量的无用推导和 状态爆炸。
自底向上的语法分析
分析步骤
从输入符号序列的最后一个符号开始，逐步向上构建语法树，直 到找到与文法中的某个产生式右部匹配的符号串。
优点
可以充分利用已知信息，避免不必要的推导和状态爆炸。
缺点
对于某些复杂文法，可能导致大量的无用归约和状态爆炸。
04
中间代码生成
中间代码生成的定义和任务
定义
中间代码生成是编译器的一个阶段，将源代码转换成中间代码的过程。
任务
将源代码转换成一种中间表示形式，以便进行后续的优化和目标代码生成。
三地址代码的生成
01
三地址代码是一种中间代码形 式，由一系列的三元式组成。
02
三元式的形式为(op, arg1, arg2)，表示执行一个操作(op) 并产生一个结果，操作数arg1 和arg2来自寄存器、常数或之 前的计算结果。
语义分析
检查AST是否有语义错误，如类型错 误、未定义的变量等。
中间代码生成
将AST转换为中间代码，通常是三地 址代码。
代码优化
对中间代码进行优化，提高执行效 率。
代码生成
将中间代码转换为机器语言代码， 能够在特定硬件上执行。
编译器的分类
《哈工大编译原理》课件
词法分析过程
输入
源程序的字符流。
01
输出
源程序的标记流。
02
1. 初始化
设置初始状态和缓冲区。
03
2. 循环
04 从缓冲区中取出一个字符，根
据当前状态和该字符确定下一 个状态和标记。
3. 输出
05 输出当前标记，并更新状态和
缓冲区。
4. 结束条件
06 当缓冲区为空且所有字符都被
处理时，结束词法分析。
三地址代码的生成
三地址代码定义
三地址代码是一种中间代码形式，由一系列的三元式组成，每个三 元式包含三个操作数和两个操作符。
三地址代码的特点
三地址代码具有简单、直观和易于优化的特点，能够清晰地表示程 序中的控制流程和数据流。
三地址代码的生成算法
常见的三地址代码生成算法包括递归下降分析法和语法制导翻译法 。
示中间代码，以便进行有效的优化和转换。
代码生成器的构造
代码生成器通常由指令选择、控制流优化、循环优化等 模块组成。
控制流优化模块负责对控制流进行分析和优化，如消除 冗余计算、消除无用代码等。
指令选择模块负责从中间代码中选择合适的机器指令， 并进行指令调度和并行化。
循环优化模块负责对循环结构进行优化，如循环展开、 循环合并等。
编译原理的应用非常广泛，如编译器设计、程序分析、软件工程等。
编译过程的基本概念
源程序
用高级语言编写的程序，也称为源代码。
目标程序
编译后的程序，也称为目标代码或机器代码。
编译程序
将源程序翻译成目标程序的软件。
编译过程
将源程序通过词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、优化 、目标代码生成等阶段，最终生成目标程序的过程。
编译原理第一章PPT课件
掌握编译原理有助于提高程序员对程序性能、代码质量和软件
03
工程实践的理解。
编译原理的应用领域
编译器设计
编译原理的核心应用领域之一 是编译器设计，包括源代码到
目标代码的转换、优化等。
解释器设计
解释器是另一种将源代码转换 为机器码的程序，编译原理同 样适用于解释器的设计。
程序分析
编译原理中的一些技术可以用 于程序分析，例如静态分析、 动态分析和程序切片等。
从高级语言的设计开始，逐步向下设计低级语言和机器语言。
数据结构和算法选择
选择合适的数据结构和算法，提高编译器的性能和可维护性。
代码优化
在生成目标代码之前，对中间代码进行优化，以提高目标代码的性能 和质量。
04 语言与语法
语言的定义与分类
总结词
语言的定义与分类是编译原理的重要基础，它涉及到语言的语法、语义和语用等方面。
语言的语义分析
总结词
语义分析是编译过程中的重要环节，它涉及 到对语言意义的解释和理解。
详细描述
语义分析是对源代码进行静态分析的过程， 目的是理解源代码的意义和功能。在语义分 析阶段，编译器会检查源代码中是否有语法 错误、类型错误、逻辑错误等，并对其进行 相应的处理。同时，语义分析还会进行符号 表管理、类型检查、控制流分析等工作，以
详细描述
中间代码生成是编译过程的第三步，其主要任务是将抽象语法树转化为中间代码。中间代码是一种抽象的、与具 体机器无关的代码形式，通常采用三地址码、四元式等表示方式。中间代码的主要目的是为了方便后续的优化和 目标代码生成。
代码优化
总结词
对中间代码进行优化，提高执行效率。
详细描述
代码优化是编译过程中非常重要的一步，其主要任务是对中间代码进行优化，以提高生成的目标代码 的执行效率。常见的优化技术包括常量折叠、无用代码删除、循环展开等。
编译原理精选版演示课件.ppt
预测分析表
3
表驱动的预测分析程序模型
khk
4
实现步骤：
（1） 判断文法是否为LL(1)文法。 如果文法中含有左递归，必须先消除 左递归
（2）构造预测分析表 ： Select(A ) （3）列出预测分析过程
khk
5
第6章：自底向上分析方法
自底向上分析方法，也称移进归约分析法
实现思想（是推导的逆过程）：
对输入符号串自左向右进行扫描，并将输入符逐个 移入一个后进先出栈中，边移入边分析，一旦栈顶 符号串形成某个句型的可归约串时，就用该产生式 的左部非终结符代替相应右部的文法符号串，称为 归约。重复这一过程，直到归约到栈中只剩下文法 的开始符号时，则分析成功。
关键问题
khk
6
移进—规约分析（Shift-reduce parsing)
＋
A a
可得 b <. a
由A→( B 且B＋ ( B… 可得 (<. (
＋
B aa…
可得 (<. a
＋
B Aa )
可得 (<. A
khk
18
A(B(Aa) …)
(3) 求> .关系:
A(B…B
＋
Aa
由S→bAb，且A…) 可得 ) > . b
A＋…B 可得 B > . b
khk
88
例1：文法
SaAcBe A b A Ab B d
输入串abbcde#分析
khk
9
归约分析过程（移进归约）：
步骤 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1kh1k
符号栈 # #a #ab #aA #aAb #aA #aAc #aAcd #aAcB #aAcBe #S
编译原理PPT课件
字符串 表示的 字符
词 法 单词符号 分
语 法 分
源程序
析 取下一个 析 器 单词符号 器
0
l
d /
:
;
其它
l|d
01
非d
2
非l
d
03
非d
4
5 6
7
8
9
10
11
非和
非
12
13
14
非
15
16
17
2.语法分析
2.1 任务： –在词法分析的基础上，根据语言的语法规则， 逐一分析词法分析时得到的属性字，检查语法 错误，若没有错误，则给出正确的语法结构 （如短语、子句、句子、程序段、程序等）。
• 提取公共左因子:
假定关于A的规则是 A→ 1 | 2 | …| n | 1 | 2 | … | m (其中，每个 不以开头)
那么，可以把这些规则改写成
A→A | 1 | 2 | … | m A→ 1 | 2 | … | n
• 经过反复提取左因子，就能够把每个非终 结符(包括新引进者)的所有候选首符集变成 为两两不相交。
编译原理
• 概论 • 词法分析 • 语法分析 • 语义分析 • 中间代码生成 • 优化 • 目标代码生成
一. 概论
1.1 翻译程序
源程序
翻译程序
目标程序
汇编程序：源语言为汇编语言，目标语言为
翻
机器语言
译 编译程序：源语言为高级语言，目标语言为
程
某台计算机上的汇编语言或机器 语言
序 解释程序：能够按源程序的动态顺序逐句进
行分析解释，根据语句功能翻译
成与该语句相应的机器指令序
列，并立即执行，直至结束。
《编译原理课件》PPT课件
它是源程序的一种内部表示形式。 设计中间代码的原则：一是容易生成，二是
容易翻译成目标代码。 常用的中间代码有三地址码、四元式、三元
式、间接三元式、逆波兰表示（后缀式）、 树形表示等。
14
中间代码：四元式
例： id1:=id2+id3*10
sum:=first+count*10 翻译为四元式中间代码的形式：
5
1.2 编译程序的工作过程与结构
一个编译程序的整个工作过程是划分成阶段 进行的，每个阶段将源程序从一种表示形式 转换成另一种表示形式。
编译阶段的典型划分方法是划分为5个基本阶 段：词法分析、语法分析、语义分析产生中 间代码、代码优化、代码生成。
掌握编译过程的5个基本阶段，是学习编译原 理课程的基本内容。
29
自编译：T形图表示
PASCAL2
A代码
PASCAL2
A代码
PASCAL1 PASCAL1
A代码 A代码
用PASCAL1语言 编写的功能更
强的PASCAL2语 言编译程序的
Ａ代码
已有的PASCAL1 语言的编译程序
自编译得到
功能更强的
PASCAL2语言 的编译程序
源程序
注意：T形图的组合规则：① ②
Java语言的操作平台无关性的实现就是如此。
26
1.3 编译程序的开发
构造编译程序，可以：
1. 使用机器语言或汇编语言作工具构造 2. 使用高级语言作工具构造 3. 使用机器语言或汇编语言构造编译程序的核心
部分，使用高级语言构造编译程序的扩充部分 4. 使用编译程序自动生成工具构造
使用高级语言作工具构造编译程序可以大大节 省程序设计的时间，并且编译程序易于阅读、 维护和移植。
容易翻译成目标代码。 常用的中间代码有三地址码、四元式、三元
式、间接三元式、逆波兰表示（后缀式）、 树形表示等。
14
中间代码：四元式
例： id1:=id2+id3*10
sum:=first+count*10 翻译为四元式中间代码的形式：
5
1.2 编译程序的工作过程与结构
一个编译程序的整个工作过程是划分成阶段 进行的，每个阶段将源程序从一种表示形式 转换成另一种表示形式。
编译阶段的典型划分方法是划分为5个基本阶 段：词法分析、语法分析、语义分析产生中 间代码、代码优化、代码生成。
掌握编译过程的5个基本阶段，是学习编译原 理课程的基本内容。
29
自编译：T形图表示
PASCAL2
A代码
PASCAL2
A代码
PASCAL1 PASCAL1
A代码 A代码
用PASCAL1语言 编写的功能更
强的PASCAL2语 言编译程序的
Ａ代码
已有的PASCAL1 语言的编译程序
自编译得到
功能更强的
PASCAL2语言 的编译程序
源程序
注意：T形图的组合规则：① ②
Java语言的操作平台无关性的实现就是如此。
26
1.3 编译程序的开发
构造编译程序，可以：
1. 使用机器语言或汇编语言作工具构造 2. 使用高级语言作工具构造 3. 使用机器语言或汇编语言构造编译程序的核心
部分，使用高级语言构造编译程序的扩充部分 4. 使用编译程序自动生成工具构造
使用高级语言作工具构造编译程序可以大大节 省程序设计的时间，并且编译程序易于阅读、 维护和移植。
编译原理学习课件
编译原理
第一章 编译程序概述 第二章 PL/0编译程序的实现 第三章 文法和语言 第四章 词法分析 第五章 自顶向下语法分析方法 第六章 自底向上优先分析方法 第七章 LR分析方法 第八章 语法制导翻译和中间代码生成 第九章 符号表 第一○章 代码优化 第一一章 代码生成
第六章我们学过自底向上分析法的关键问题是在分析过程中如何确定句柄。LR分析法与第6章介绍的运算符优先函数一样，LR方法也是通过求句柄逐步归约进行语法分析。在运算符优先函数中，句柄是通过运算符的优先关系而求得，LR方法中句柄是通过求可归前缀而求得。
LR分析概述
LR（k）分析是根据当前分析栈中的符号串和向右顺序查看输入串的k(k≥0)个符号就可以唯一确定分析的动作是移进还是归约以及用哪个产生式归约。 从左到右扫描(L)自底向上进行规约(R) (是规范规约）
LR分析的优缺点
1)适合文法类足够大,适用于大多数上下文无关文法 2)分析效率高 3)报错及时 4)手工实现工作量大 5)可以自动生成 美国Bell实验室推出的编译程序自动构造工具——YACC：能接受一个用BNF描述的满足LALR（1）上下文无关文法并对其自动构造出LALR（1）分析器。
LR分析算法
then begin pop || 项 令当前栈顶状态为S’ push GOTO[S’,A]和A(进栈) end else if ACTION[s,a]=acc then return (成功） else error end.重复
为了介绍LR分析过程，在这里直接给出该文法的分析表，之后再介绍如何生成该表。
分析表的组成： (1) 分析动作表Action
符号 状态
S0
S1
…
Sn
a1
action[S0 , a1]
第一章 编译程序概述 第二章 PL/0编译程序的实现 第三章 文法和语言 第四章 词法分析 第五章 自顶向下语法分析方法 第六章 自底向上优先分析方法 第七章 LR分析方法 第八章 语法制导翻译和中间代码生成 第九章 符号表 第一○章 代码优化 第一一章 代码生成
第六章我们学过自底向上分析法的关键问题是在分析过程中如何确定句柄。LR分析法与第6章介绍的运算符优先函数一样，LR方法也是通过求句柄逐步归约进行语法分析。在运算符优先函数中，句柄是通过运算符的优先关系而求得，LR方法中句柄是通过求可归前缀而求得。
LR分析概述
LR（k）分析是根据当前分析栈中的符号串和向右顺序查看输入串的k(k≥0)个符号就可以唯一确定分析的动作是移进还是归约以及用哪个产生式归约。 从左到右扫描(L)自底向上进行规约(R) (是规范规约）
LR分析的优缺点
1)适合文法类足够大,适用于大多数上下文无关文法 2)分析效率高 3)报错及时 4)手工实现工作量大 5)可以自动生成 美国Bell实验室推出的编译程序自动构造工具——YACC：能接受一个用BNF描述的满足LALR（1）上下文无关文法并对其自动构造出LALR（1）分析器。
LR分析算法
then begin pop || 项 令当前栈顶状态为S’ push GOTO[S’,A]和A(进栈) end else if ACTION[s,a]=acc then return (成功） else error end.重复
为了介绍LR分析过程，在这里直接给出该文法的分析表，之后再介绍如何生成该表。
分析表的组成： (1) 分析动作表Action
符号 状态
S0
S1
…
Sn
a1
action[S0 , a1]
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13 CompilerPrinciples
七、参考书目
1.《编译原理》第2版 赵建华等译， <Compilers: Principles, Techniques,& Tools> A.V.Aho, m,Ravi Sethi, J.D.Ullman著，机械工业出版社，2009；
2.《编译原理课程设计》 王雷等著，机械工业 出版社，2005；
9 CompilerPrinciples
五、学习方法 ❖ 编译程序的构造是一个庞大而复杂的系统
工程，无论是概念还是理论、方法，对初 学者来说许多都是新的，学习起来会感到 困难大一些，这一点必须有充分认识，为 此建议学习方法上注意以下几点：
10 CompilerPrinciples
1. 课前预习，课堂认真听讲，课后复习加深理 解，特别要经常有意识地将前后内容联系起 来融会贯通。 因为编译程序是一个庞大的程序系统，讲解 过程必须“分而治之”（这也是人们处理复杂 问题的基本方法），这就要求大家在学习过 程中，始终以处理过程为主线，把前后联系 起来考虑。
无须重写与机器无关部分就能改变目标机的 编译程序
21 CompilerPrinciples
❖ 编译课程蕴含着计算学科中解决问题的思路、抽 象和方法，这些与高等数学一样，使你“享用一 辈子”
❖ 课程所涉及的内容至今非常活跃
自然语言的翻译 软件移植 网络安全 形式化方法 形式语义学等
8 CompilerPrinciples
鉴于以上所述，作为计算机科 学与技术专业的学生必须学习和 掌握编译原理这门课程，当然由 于其综合性、处理问题的复杂性 等，学习起来有一定难度，这就 需要艰苦奋斗的精神和良好的学 习方法
对程序设计语言有关理论有所了解 从宏观上把握程序设计语言——掌握了编译原
理后，就不能再说：“某语言未学过，所以不 会” 有助于快速理解、定位和解决程序调试与运行 中出现的问题
7 CompilerPrinciples
❖ 编译方法与技术有着广泛应用
安全技术、程序理解、软件逆向工程、应用软件与软 件工具开发、软件测试与验证等
11 CompilerPrinciples
2. 理论联系实际——亲自动手，构造一个 演示性编译程序，至少要完成扫描器和 语法分析器，以及语法制导翻译产生中 间代码（课程设计）
3. 认真完成作业，进一步巩固并加深理解 所学知识
4. 特别要下功夫认真学习如何从实际问题 进行抽象并形式化，最终建立实际问题 的模型（上升为理性认识），并借助模 型进一步设计实现，这将对你能力的提 高大有益处
12 CompilerPrinciples
六、教材
《程序设计语言编译原理》（第3版） 国防工业出版社 陈火旺等 1. 内容详实丰富，理论与技术相结合
2. 较为全面介绍了编译程序构造的基本 原理、方法与技术
3. 厚度适中
4. 大多数院校一直采用，硕士入学考试 参考书
5. 所谓教材，实为第一参考书而已
1 CompilerPrinciples
第一讲 引论
课程信息 编译程序概述 高级语言的语法描述
§1.课程信息
一、课程名称：编译原理 ❖ 基本内容是介绍编译程序构造的基本原理、
方法和技术，包括词法分析、语法分析、 语义分析与中间代码产生、代码优化及目 标代码产生等。简言之，就是介绍如何将 源程序翻译成目标代码程序。
3 CompilerPrinciples
二、课程性质：专业基础课，必修 ❖ 编译程序（器）出现于上世纪50年代后期
（第一个高级语言1958年） ❖ 60年代~70年代是研究高峰期 ❖ 60年代中期开始在高校中开设课程 ❖ 80年代开始作为计算机科学与技术专业的
必修基础课程
4 CompilerPrinciples
每一个计算机科学与技术工作者的职业生涯中反复用到， “享用一辈子”
这儿接受的训练很难在其他地方获得，如：抽象与形式 化方法、局部与全局优化方法、构造技术、证明方法等
6 CompilerPrinciples
四、学习该课程的意义
❖ 编译程序是计算机系统不可缺少的重要组成 部分
对程序设计语言的设计与实现能有更深刻的理 解
八、期末总评
平时成绩：10% 课程设计：20% 期终考试：70%
14 CompilerPrinciples
15 CompilerPrinciples
§2.编译程序概述
一、翻译程序（Translator）
能够把一种语言程序（称为源语言 程序）转换成逻辑上等价的另一种 语言程序（称为目标语言程序）的 程序
5 CompilerPrinciples
三、课程特点：
❖ 充分体现了计算学科中抽象、理论和设计三个学科 形态
❖ 该课程涉及多门课程的内容综合运用，涉及面广，
内容庞杂，学习艰难
程序设计语言、计算机体系结构、语言理论及算法等 数据结构、离散数学
❖ 该课程涉及的原理、方法和技术具有十分普遍的意 义
❖ 编译程序又可根据用途和侧重点的不同， 进一步分类为：
①诊断编译程序(Diagnostic Compiler)
专门用于帮助程序开发和调试的编译程序 ②优化编译程序(Optimizing Compiler)
着重于提高目标代码效率的编译程序 ③交叉编译程序(Cross Compiler)
能够产生不同于其宿主机机器代码的编译程序 ④可变目标编译程序(Retargetable complier)
16 CompilerPrinciples
❖ 任何非机器语言程序都需要翻译程序 ❖ 翻译程序的工作就是进行等价变换（映射） ❖ 两个程序逻辑上等价是指对相同输入得到
相同的输出
汇编程序
翻译程序
解释程序
CompilerPrinciples
编译程序
17
1. 汇编程序(Assembler)
把汇编语言程序转变为机器语言程序的源程序作为输入接收，边解释边执行的翻译程序
源程序 数据
CompilerPrinciples
解释 程序
结果
18
3. 编译程序
将高级语言程序转变为低级语言程序的翻译程序
源程序
编译 程序
目标 程序
19 CompilerPrinciples
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七、参考书目
1.《编译原理》第2版 赵建华等译， <Compilers: Principles, Techniques,& Tools> A.V.Aho, m,Ravi Sethi, J.D.Ullman著，机械工业出版社，2009；
2.《编译原理课程设计》 王雷等著，机械工业 出版社，2005；
9 CompilerPrinciples
五、学习方法 ❖ 编译程序的构造是一个庞大而复杂的系统
工程，无论是概念还是理论、方法，对初 学者来说许多都是新的，学习起来会感到 困难大一些，这一点必须有充分认识，为 此建议学习方法上注意以下几点：
10 CompilerPrinciples
1. 课前预习，课堂认真听讲，课后复习加深理 解，特别要经常有意识地将前后内容联系起 来融会贯通。 因为编译程序是一个庞大的程序系统，讲解 过程必须“分而治之”（这也是人们处理复杂 问题的基本方法），这就要求大家在学习过 程中，始终以处理过程为主线，把前后联系 起来考虑。
无须重写与机器无关部分就能改变目标机的 编译程序
21 CompilerPrinciples
❖ 编译课程蕴含着计算学科中解决问题的思路、抽 象和方法，这些与高等数学一样，使你“享用一 辈子”
❖ 课程所涉及的内容至今非常活跃
自然语言的翻译 软件移植 网络安全 形式化方法 形式语义学等
8 CompilerPrinciples
鉴于以上所述，作为计算机科 学与技术专业的学生必须学习和 掌握编译原理这门课程，当然由 于其综合性、处理问题的复杂性 等，学习起来有一定难度，这就 需要艰苦奋斗的精神和良好的学 习方法
对程序设计语言有关理论有所了解 从宏观上把握程序设计语言——掌握了编译原
理后，就不能再说：“某语言未学过，所以不 会” 有助于快速理解、定位和解决程序调试与运行 中出现的问题
7 CompilerPrinciples
❖ 编译方法与技术有着广泛应用
安全技术、程序理解、软件逆向工程、应用软件与软 件工具开发、软件测试与验证等
11 CompilerPrinciples
2. 理论联系实际——亲自动手，构造一个 演示性编译程序，至少要完成扫描器和 语法分析器，以及语法制导翻译产生中 间代码（课程设计）
3. 认真完成作业，进一步巩固并加深理解 所学知识
4. 特别要下功夫认真学习如何从实际问题 进行抽象并形式化，最终建立实际问题 的模型（上升为理性认识），并借助模 型进一步设计实现，这将对你能力的提 高大有益处
12 CompilerPrinciples
六、教材
《程序设计语言编译原理》（第3版） 国防工业出版社 陈火旺等 1. 内容详实丰富，理论与技术相结合
2. 较为全面介绍了编译程序构造的基本 原理、方法与技术
3. 厚度适中
4. 大多数院校一直采用，硕士入学考试 参考书
5. 所谓教材，实为第一参考书而已
1 CompilerPrinciples
第一讲 引论
课程信息 编译程序概述 高级语言的语法描述
§1.课程信息
一、课程名称：编译原理 ❖ 基本内容是介绍编译程序构造的基本原理、
方法和技术，包括词法分析、语法分析、 语义分析与中间代码产生、代码优化及目 标代码产生等。简言之，就是介绍如何将 源程序翻译成目标代码程序。
3 CompilerPrinciples
二、课程性质：专业基础课，必修 ❖ 编译程序（器）出现于上世纪50年代后期
（第一个高级语言1958年） ❖ 60年代~70年代是研究高峰期 ❖ 60年代中期开始在高校中开设课程 ❖ 80年代开始作为计算机科学与技术专业的
必修基础课程
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每一个计算机科学与技术工作者的职业生涯中反复用到， “享用一辈子”
这儿接受的训练很难在其他地方获得，如：抽象与形式 化方法、局部与全局优化方法、构造技术、证明方法等
6 CompilerPrinciples
四、学习该课程的意义
❖ 编译程序是计算机系统不可缺少的重要组成 部分
对程序设计语言的设计与实现能有更深刻的理 解
八、期末总评
平时成绩：10% 课程设计：20% 期终考试：70%
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§2.编译程序概述
一、翻译程序（Translator）
能够把一种语言程序（称为源语言 程序）转换成逻辑上等价的另一种 语言程序（称为目标语言程序）的 程序
5 CompilerPrinciples
三、课程特点：
❖ 充分体现了计算学科中抽象、理论和设计三个学科 形态
❖ 该课程涉及多门课程的内容综合运用，涉及面广，
内容庞杂，学习艰难
程序设计语言、计算机体系结构、语言理论及算法等 数据结构、离散数学
❖ 该课程涉及的原理、方法和技术具有十分普遍的意 义
❖ 编译程序又可根据用途和侧重点的不同， 进一步分类为：
①诊断编译程序(Diagnostic Compiler)
专门用于帮助程序开发和调试的编译程序 ②优化编译程序(Optimizing Compiler)
着重于提高目标代码效率的编译程序 ③交叉编译程序(Cross Compiler)
能够产生不同于其宿主机机器代码的编译程序 ④可变目标编译程序(Retargetable complier)
16 CompilerPrinciples
❖ 任何非机器语言程序都需要翻译程序 ❖ 翻译程序的工作就是进行等价变换（映射） ❖ 两个程序逻辑上等价是指对相同输入得到
相同的输出
汇编程序
翻译程序
解释程序
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编译程序
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1. 汇编程序(Assembler)
把汇编语言程序转变为机器语言程序的源程序作为输入接收，边解释边执行的翻译程序
源程序 数据
CompilerPrinciples
解释 程序
结果
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3. 编译程序
将高级语言程序转变为低级语言程序的翻译程序
源程序
编译 程序
目标 程序
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